Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Технология и оборудование производства древесных плит и пластиков. Учебное пособие
.pdf
органические кислоты и кислые соли). Наиболее распространенным
Таблица 8.2
Составы отвердителей
Компоненты
отвердителя
Количество компонентов в массе, %
1 2 3 4 5
Хлористый аммоний
20
20
20
15
20
Мочевина
– – –
30
–
Аммиачная вода 25 %-ная
–
35
10
20
25–30
Вода
80
45
70
35
50–55
1000
пл
пл
lbh
G
РW
G
G
100100
10
пл
4
пл
0
РW
W
G
w
100100
100G100
пл
стрпл
отвердителем является хлористый аммоний в виде водного раствора
20 %-ной концентрации. Кроме того, применяют комбинированные
отвердители, составы которых приведены в табл. 8.2.
8.2. Расчет основных компонентов ДСтП
Расчет потребного количества стружки. При изготовлении
однослойной плиты с габаритными размерами 35020010 мм и
плотностью 650 кг/м3 определяем массу готовой ДСтП:
, кг, (8.1)
где l, b, h – соответственно длина, ширина и толщина плиты, мм;
– удельная плотность плиты, кг/м3.
пл
Массу абсолютно сухих стружек G0, необходимую для
изготовления одной плиты, находим по формуле
где Wпл – влажность готовой плиты, обычно 82%; Р – расход
абсолютно сухого связующего, принимается равным 10 %.
Поскольку стружка, как правило, имеет некоторую влажность,
необходимо вычислить вес такой стружки с влажностью W
Расчет расхода связующего. Расчет смолы в сухом виде для
однослойной плиты производится по формуле
- 71 -
, кг, (8.2)
= 60 %:
стр
, кг. (8.3)
пл
ппл
сух.см.
100100
100
WР
КРG
G
, кг, (8.4)
К
G
G
100
сух.см.
ж.см.
100
ж.см.
отв
отв
РGG
Таблица 8.3
Свойства рабочих растворов карбамидных смол
Показатели
Марка смолы
КФ-Ж
КФ-МТ
Коэффициент рефракции
1,434–1,438
1,45–1,46
Концентрация, %
53–54
60–65
Плотность, г/см3
1,20–1,21
1,2
Вязкость по ВЗ-4, с
15–25
13–20
рН
7,5–9
6,8–7,5
где Кп – коэффициент, учитывающий потери смолы при производстве
плит (1,05).
Расход смолы в жидком виде определяется как
, кг, (8.5)
где К – концентрация смолы, принимается равной 50 %.
Расход отвердителя:
, кг, (8.6)
где Р
– процент добавляемого отвердителя, принимается равным 5 %.
отв
Приготовление рабочего раствора смолы. Для понижения
вязкости применяемой смолы (табл. 8.3) ее разбавляют водой до
15 – 25 с по вискозиметру ВЗ-4. Для этого смолу заливают в
металлический или стеклянный стакан и, перемешивая, добавляют
воду, имеющую температуру 15-22 0С, до получения заданного
рабочего раствора смолы требуемой концентрации, которая
контролируется по коэффициенту рефракции.
В табл. 8.3 приведены данные о свойствах рабочих растворов
карбамидных смол разных марок, применяемых для производства
ДСтП плоского прессования.
Приготовление рабочего раствора отвердителя.
Отвердителем для карбамидных смол при производстве ДСтП
является хлористый аммоний. Для внутреннего слоя используется, как
правило, 20 %-ный раствор NH4CL, а для наружных слоев –
комбинированный отвердитель, в состав которого входят хлористый
- 72 -
аммоний, мочевина, аммиачная вода. В табл. 8.4 приведены составы и
Таблица 8.4
Характеристика отвердителей
Марка
смолы
Состав
отвердителя
Масса
компо-
нента, г
Основные свойства отвердителя
рН
Коэффици-
ент
рефракции
Плотность
при
20 0С,
г/см
КФ-Ж
Хлористый
аммоний
20
10
70
9 – 9,5
-
-
1,370 – 1,373
-
-
1,040 – 1,045
-
-
Аммиак,
25 %-ный
раствор
Вода
КФ-МТ
Хлористый
аммоний
20
35
45
9,5 –10,5
-
-
1,370 – 1,373
-
-
1,010 – 1,020
-
-
Аммиак,
25 %-ный
раствор
Вода
свойства отвердителей для некоторых марок карбамидных смол.
Приготовление раствора связующего. В фарфоровый стакан
отвешивают расчетное количество смолы заданной концентрации.
Добавляют расчетное количество отвердителя. Тщательно
перемешивают в течение 5–10 мин.
Смешивание раствора связующего со стружкой.
Отвешенное на технических весах расчетное количество стружки
загружают в смеситель, куда затем подается связующее. После
загрузки всех компонентов перемешивание композиции происходит
в течение 10 – 12 мин.
Формирование стружечного пакета и прессование ДСтП.
Полученная стружечно-клеевая масса укладывается на нижнюю плиту
1 лабораторного пресса (рис. 8.1) в обьеме, ограниченном уголками 3,
и подпрессовывается вручную. После проведения подпрессовки на
сформирванный брикет опускается верхняя плита пресса 3, и
осуществляется прессование. Нагрев плит пресса производится с
помощью термостата, откуда в полые плиты пресса через систему
подводящих трубок 6 поступает горячая вода при температуре 100 0С.
Удельное давление прессования составляет 1,50,5 МПа.
- 73 -
Продолжительность выдержки при заданном давлении зависит
s2,05,1
Рис. 8.1. Лабораторная установка для горячего прессования
древесно-стружечных плит: 1 – нижняя плита пресса для
горячего прессования; 2 – ограничивающий уголок; 3 – верхняя
плита пресса для горячего прессования; 4 – нагружающий
пресс; 5 – термостат; 6 – выход термостата
от температуры прессования, марки применяемой смолы и составляет
обычно 0,3 – 0,5 мин/мм толщины изделия. Общий цикл прессования
рассчитывается по формуле
, мин, (8.7)
где 1,5 мин – вспомогательное время; s – толщина прессуемого
изделия, мм.
Отпрессованная плита охлаждается до комнатной температуры
и испытывается на физико-механические показатели не менее чем
через 24 ч. Основные физико-механическими показатели, подлежащие
определению: модуль упругости, предел прочности при изгибе,
твердость, удельное сопротивление выдергиванию шурупов.
Контрольные вопросы
1. Виды древесных частиц для производства ДСтП.
2. Влияние породного состава стружки на свойства ДСтП.
3. Виды смол, применяемых в производстве древесно-стружеч-
ных плит, их основные характеристики.
4. Состав связующего для производства ДСтП.
5. Влияние количества связующего на физико-механические
свойства ДСтП.
6. Методы снижения токсичности ДСтП.
7. Порядок изготовления ДСтП в лабораторных условиях.
8. Физико-механические показатели ДСтП и методики их
определения.
- 74 -
9. ТЕХНОЛОГИЯ ПРОИЗВОДСТВА
ДРЕВЕСНЫХ СЛОИСТЫХ ПЛАСТИКОВ (ДСП)
9.1. Характеристики ДСП
Древесные слоистые пластики изготавливают из листов
лущеного шпона, склеенных между собой искусственными смолами
резольного типа в процессе термической обработки под высоким
давлением. Они представляют собой материал, в котором сочетается
пропитка древесины смолой, пластификация древесины, углубление
поликонденсации смолы в текстуре и полное отверждение смолы.
Структура и свойства пластиков зависят от параметров шпона,
количества и марки смол, взаимного расположения волокон в
смежных слоях шпона, степени уплотнения и других технологических
факторов процесса изготовления пластиков.
В соответствии с ГОСТ 13913-78 производят ДСП следующим
марок, которые различаются расположением волокон в смежных слоях
и назначением пластика:
ДСП-А;
ДСП-Б; ДСП-Б-э; ДСП-Б-м; ДСП-Б-т; ДСП-Б-о;
ДСП-В; ДСП-В-э; ДСП-В-м;
ДСП-Г; ДСП-Г-м.
Буквы А, Б, В, Г указывают порядок укладки шпона в
пластике. В пластиках ДСП-А волокна древесины шпона во всех
слоях имеют параллельное направление или каждые 4 слоя с
параллельным направлением волокон древесины шпона чередуются с
одним слоем, имеющим направление волокон под углом 20 – 25° к
смежным слоям. В пластиках ДСП-Б каждые 8 – 12 слоев шпона с
параллельным направлением волокон древесины шпона чередуются с
одним слоем, имеющим перпендикулярное направление волокон
древесины к смежным слоям. В пластиках ДСП-В волокна древесины
шпона в смежных слоях взаимно перпендикулярны.
В пластиках ДСП-Г волокна древесины шпона в смежных слоях
последовательно смещены на угол 45°. Имеется ряд пластиков, в
марках которых, кроме больших буквенных знаков, имеются малые
буквенные знаки, обозначающие назначение материала (табл. 9.1).
К пластикам предъявляются технические требования согласно
их физико-механическим свойствам. К показателям свойств
относятся плотность (1,23 – 1,33 г/см3), влажность (6 – 10 %),
- 75 -
водопоглощение за 24 ч (1 – 3 %), предельное водопоглощение (не
Марка
Назначение
ДСП-А
Для изготовления дейдвудных подшипников в
судостроении
ДСП-Б
ДСП-Б-о
Как конструкционный и антифрикционный материал.
Кроме того, ДСП-Б применяют для изготовления
дейдвудных подшипников
ДСП-В
ДСП-Г
Как конструкционный (зубчатые колеса) и
антифрикционный (втулки и вкладыши подшипников и
др.) материал
ДСП-Б-э
ДСП-В-э
Для изготовления конструкционных и
электроизоляционных деталей аппаратуры высокого
напряжения, электрических машин, трансформаторов,
ртутных выпрямителей и т.п.
ДСП-Б-м
ДСП-В-м
ДСП-Г-м
Как самосмазывающий антифрикционный материал,
материал в качестве ползунов лесопильных рам и
других аналогичных деталей
ДСП-Б-т
Для изготовления деталей машин текстильной
промышленности
более 18 – 20 %), предельное разбухание (не более 22 %), пределы
прочности при растяжении вдоль волокон (110–260 МПа), при сжатии
вдоль волокон (100 – 180 МПа) и при статическом изгибе (84 –
280 МПа), ударная вязкость (16,7 – 78,5 Дж/мм), пределы прочности
при скалывании твердость торцовой поверхности по Бринеллю
(200 МПа).
Таблица 9.1
Назначение древесных слоистых пластиков
Пластики изготавливаются в виде листов прямоугольной
формы толщиной менее 15 мм и плит толщиной от 15 до 60 мм. Листы
и плиты, изготовленные из целых по длине листов шпона, называют
цельными, а склеенные из нескольких листов по длине, уложенных
внахлестку или встык – составными. В листах пластиков не
допускаются вспучивания, расслоения и мелкие торцовые трещины,
краевые недопрессовки, посторонние включения.
Благодаря особенностям технологии ДСП обладают высокими
прочностными характеристиками, водостойкостью и могут
использоваться в промышленности в качестве заменителя цветных
металлов.
- 76 -
Марка
Сорт шпона по ГОСТ 99-89
для наружных
слоев
для внутренних
слоев
ДСП-А; ДСП-Б; ДСП-В; ДСП-Г;
ДСП-Б-э; ДСП-В-э; ДСП-Б-о;
ДСП-Б-м; ДСП-В-м; ДСП-Г-м
В
ВВ
ДСП-Б-т
ВВ
С
ДСП-В и ДСП-В-э толщиной:
– до 2,5 мм включительно
АВ
АВ
– от 3 до 5 мм
В
В
9.2. Технологический процесс производства
древесных слоистых пластиков
Технологический процесс производства ДСП включает
следующие основные операции: подготовка шпона, приготовление
пропиточного раствора, пропитка шпона в растворе смолы и в
минеральном масле, сушка пропитанного шпона, сортировка и
хранение пропитанного шпона, сборка пакетов, прессование пластика,
форматная обрезка ДСП, хранение ДСП, контрольные испытания
ДСП.
Для производства пластиков предпочтителен тонкий шпон,
поскольку он лучше и быстрее пропитывается смолами. Пластики
изготавливают в основном из лущеного березового шпона (табл. 9.2),
для отдельных марок можно использовать липовый и буковый шпон.
Также установлена возможность расширения сырьевой базы для
пластиков за счет использования шпона из осины и ольхи.
Таблица 9.2
Требования к качеству шпона для ДСП
Шпон как сырье для пластиков перед пропиткой должен иметь
влажность 8 ± 2 %. Наименьшая влажность шпона (2 – 4 %) требуется
для пластиков, используемых в деталях электрооборудования. Сырой
шпон высушивают до заданной влажности в роликовых сушилках,
затем сортируют по техническим требованиям с отборкой части шпона
для шпонопочинки с целью повышения сорта до АВ. Для
выравнивания влажности сухой шпон выдерживают в стопах не менее
24 ч. При необходимости шпон прирезают на ножницах или пилах.
- 77 -
Пропиточный раствор смолы, преимущественно бакелитового
Aqqq
AqqK
Q
1
1
100
1
1
м
100
q
qqQ
лака СБС-1, готовят с заданной концентрацией 28–36 %, вязкостью в
градусах Энглера 1,8 – 4 Э и удельной плотностью при 20 oС
0,928 – 0,940 г/см3. Растров лака готовят на основе спирта этилового
технического как растворителя в смесителе или непосредственно в
пропиточной ванне в количестве суточной потребности. Сначала
заливают необходимое количество бакелитового лака, затем при
непрерывном перемешивании добавляют спирт. После этого
дополнительно перемешивают не менее 15 мин. Температура лака
должна составлять 15 – 25 oС.
Шпон пропитывают вымачиванием в ваннах. Пропитываемый
шпон с вертикальным направлением волокон укладывают в сетчатый
контейнер пачками в 15 – 20 листов, между которыми помещают
проволочные сетки. Контейнер опускают в пропиточную ванну, при
этом продолжительность операции для разных марок пластика
находится в диапазоне 60 – 180 мин. По истечении времени пропитки,
контейнер извлекают из ванны и дают стечь избытку раствора в
течение 30 – 40 мин. После окончания стекания шпон выгружают из
контейнера в стопы. Содержание сухой смолы в пропитанном шпоне
составляет в среднем 17 – 24 % и определяется по формуле
где К – коэффициент, учитывающий потери массы листа шпона при
его нагреве между нагревательными плитами (0,988); q1 – масса листа
шпона с нанесенным на его поверхность раствором смолы или масса
листа пропитанного шпона, г; q – масса листа шпона до нанесения
раствора, г; A – содержание смолы в растворе лака, %.
Для шпона, который перед пропиткой в растворе лака
пропитывают маслом, обычно используют масло индустриальное
общего назначения или трансформаторное. Применяются вальцовые
установки, где на шпон наносят масло при температуре не менее 20 oС.
Затем шпон выдерживают в вертикальном положении 10 – 15 мин, а
затем укладывают в стопы. Расход масла к массе пропитанного шпона
составляет 30 – 40 % и определяется по формуле
где q – масса шпона до пропитки маслом, г; q1 – масса шпона после
пропитки маслом, г.
- 78 -
, %, (9.1)
, % (9.2)
Пропитанный шпон обычно сушат в конвейерных сушилках
SK
S
n
1
1
2n
п
ш
la
непрерывного действия. Также может применяться камерная сушка в
аппаратах периодического действия. Конвейерную сушку проводят в
течение 22 – 25 мин при начальной температуре воздуха не более
80 oС и конечной температуре не более 90 oС при относительной
влажности воздуха 5 – 15 %. Камерная сушка более сложна и
продолжительна, проводится в сушилках, состоящих из двух
отделений, в каждом из которых организуется специальный режим
сушки.
Сортируют и хранят пропитанный шпон с учетом качества
пропитки, дефектов в шпоне, размеров кусков, температуры и
влажности складских помещений (они должны быть сухими и
отапливаемыми).
Сборка пакетов – операция, при которой собирают
конструкции пластиков разных марок. Ее выполняют по схемам
цельных плит, собираемых из отдельных листов шпона, или по
схемам, когда длина пластика больше длины листа шпона. В
последнем случае лента шпона называется непрерывной, однако
собираемые при этом пакеты не должны иметь длину более 10 м.
Такие пакеты после сборки разрезают на части, длина которых должна
быть равна рабочей длине пресса. Их разрезают циркулярной пилой на
сборочном конвейере с зажимом пакета с обеих сторон пилы,
препятствующим сдвигу и растрескиванию листов шпона.
При сборке рассчитывают число слоев шпона в пакете:
где S1 – толщина готового пластика, мм; S – толщина шпона, мм;
K – коэффициент упрессовки (0,4 – 0,48).
По рассчитанному числу слоев шпона в пакете находят число
продольных слоев, вычитая стыкуемые поперечные слои, число
которых устанавливают в зависимости от конструкции марки
пластика. Величину нахлестки шпона для продольных слоев
определяют по формуле
где lш – длина шпона продольных слоев пакета, мм; nп – число
продольных слоев в пакете.
- 79 -
, (9.3)
, мм, (9.4)
Нахлестку, увеличенную в целое число раз, называют сбегом.
,
з
t
nTKlbS
П
Величину сбега устанавливают в зависимости от числа поперечных
слоев в пакете. В продольных листах, заключенных между
поперечными, смежные продольные листы смещают на величину
сбега, а каждый лист, следующий после поперечного, смещают на
величину одной нахлестки.
Собранные пакеты, уложенные между гладкими
металлическими прокладками толщиной 3 – 5 мм, смазанными
обезвоженной олеиновой кислотой или обезвоженным минеральным
маслом, загружают в горячий многоэтажный пресс периодического
действия при температуре его плит не более 40
o
С. Смазка
применяется для исключения прилипания пластика к прокладкам, а
обезвоживание – чтобы исключить повреждение его поверхности
водой и паром. После смыкания плит давление поднимают до 15 –
16 МПа в течение примерно 30 мин. Продолжительность прессования
составляет 1 – 5 мин на 1 мм толщины пакета в зависимости от
требуемых физико-механических показателей пластика при
температуре плит пресса 145 – 155 oС. Производительность пресса при
прессовании ДСП определяют по формуле
кг/мин, (9.5)
где T – продолжительность смены, мин; K – коэффициент
использования рабочего времени (0,95); l, b, S – соответственно длина,
ширина и толщина пластика после обрезки, м; – плотность
пластика, кг/м3; n – число рабочих промежутков пресса; tз –
продолжительность одной запрессовки, мин.
Пластик обрезают на циркулярных пилах по размерам,
установленным ГОСТом, не ранее чем через 12 ч после прессования.
Кромки обрезанного пластика обрабатывают раствором смолы СБС-1
с концентрацией сухих веществ 45 – 50 %. Готовые плиты
испытывают в соответствии с требованиями ГОСТ 13913 – 78, хранят
в закрытых помещениях, состояние которых контролируют.
Экономически эффективным является применение ДСП как
заменителя цветных металлов и электроизоляционных материалов при
замене бронзы в подшипниках скольжения, в деталях
электроприводов, при замене текстолита и эбонита в
электроизоляционных деталях.
- 80 -
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]